This thesis investigates the intricate interactions between soil, foundation, and offshore wind turbine (OWT) systems, aiming to enhance the design and stability of OWT installations. The research critically evaluates various foundation types, including monopiles, gravity base foundations, and suction caissons, assessing their performance in different seabed conditions. Emphasis is placed on the dynamic response of soil-foundation systems under combined wind, wave, and seismic loads, utilising advanced numerical models and dynamic analysis methods to predict behavior accurately. Furthermore, the study emphasises the need of optimising foundation design for both computational efficiency and structural stability. To achieve consistent performance, techniques such as elastoplastic soil constitutive models and dynamic analysis are advised. Environmental impact and sustainability are also taken into account, with recommendations for the use of renewable energy sources (RES) and the building of resilient infrastructure. A large component of the thesis focuses on scour and erosion around foundations, proposing and assessing mitigation options including riprap and the Opti-pile design tool. The study emphasises the need of performance-based evaluation approaches and hybrid methodology for improving the robustness of OWT systems to seismic shocks. It also examines the important interaction between the soil-foundation-wind turbine system (SFWT), emphasising its importance in wind turbine (WT) design and operating stability. The relationship effects WT lifetime, performance, and structural stability. The main concepts of SFWT interaction are described, with a focus on the different behaviour of soil under dynamic vs static stress conditions.

Η παρούσα ΜΔΕ μελετά τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ του εδάφους, της θεμελίωσης και των συστημάτων υπεράκτιων ανεμογεννητριών (Υ-Α/Γ), με στόχο τη βελτίωση του σχεδιασμού και της ευστάθειας των εγκαταστάσεων. Η έρευνα αξιολογεί διάφορους τύπους θεμελίωσης, συμπεριλαμβανομένων των μονοπάσσαλων (monopiles), των θεμελίων βάσης-βαρύτητας (gravity base foundation) και των φρεατίων αναρρόφησης (suction caissons), αξιολογώντας την απόδοσή τους σε διαφορετικές συνθήκες βάθους. Έμφαση δίνεται στη δυναμική απόκριση των συστημάτων εδάφους-θεμελίωσης υπό συνδυασμένα φορτία ανέμου, κύματος και σεισμού, χρησιμοποιώντας προηγμένα αριθμητικά μοντέλα και μεθόδους δυναμικής ανάλυσης για την ακριβή πρόβλεψη της συμπεριφοράς τους. Επιπλέον, η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη βελτιστοποίησης του σχεδιασμού θεμελίωσης τόσο για ακριβή υπολογιστικά αποτελέσματα όσο και για δομική σταθερότητα. Για την επίτευξη σταθερής απόδοσης, συνιστώνται τεχνικές όπως τα ελαστοπλαστικά μοντέλα εδαφικής σύστασης και η δυναμική ανάλυση. Λαμβάνονται επίσης υπόψη οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις και η βιωσιμότητα, με συστάσεις για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και την κατασκευή ανθεκτικών υποδομών. Ένα μεγάλο μέρος της ΜΔΕ επικεντρώνεται στην απόπλυση και τη διάβρωση γύρω από τα θεμέλια, προτείνοντας και αξιολογώντας επιλογές μετριασμού, συμπεριλαμβανομένων των παρειών και του εργαλείου σχεδιασμού Opti-pile. Η ΜΔΕ τονίζει την ανάγκη προσεγγίσεων αξιολόγησης βάση επιδόσεων και υβριδικής μεθοδολογίας για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των συστημάτων Υ-Α/Γ σε σεισμικές κρούσεις. Εξετάζει επίσης τη σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του εδάφους, της θεμελίωσης και του συστήματος Α/Γ, τονίζοντας τη σημασία της στο σχεδιασμό και τη λειτουργική σταθερότητα των Α/Γ. Η σχέση αυτή επηρεάζει τη διάρκεια ζωής των Α/Γ, την απόδοση και τη δομική σταθερότητα. Περιγράφονται οι κύριες έννοιες της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής.